道光皇帝共有後妃二十多人，先後給他生了十個公主和九個皇子，其中長子奕緯死於道光十一年(1831年)，終年二十三歲，而兒子奕綱、三子奕繼也過早夭折，四子奕詝聲於道光十一年長子奕緯死後的兩個月，黃五子於道光二十六年(1846年)過繼給嘉慶第三子綿愷爲嗣，襲郡王位，皇六子奕訢，是諸皇子中頗受道光鍾愛的一個，道光晚年，又陸續得了皇七子、皇八子和皇九子，但都年幼無知。
道光皇帝建儲較晚，道光即位後，並沒有按清朝慣例馬上着手祕祕密建儲，他爲什麼沒有將長子奕緯立爲嗣君，至今仍是一個無人能解的謎團，道光晚年纔想起建儲，從道光後來在立儲時極爲謹慎的性格來看，可以這樣進行推論，他是希望在決定接班人時有更多的挑選機會，因爲奕緯之後，二子、三子幼殤，可以選擇的嗣君只有奕緯一個人，是否建儲並沒有意義可言。
道光十一年後，隨着奕緯的過世，幾個小皇子的出生，道光才面臨着建儲這個本應早就解決的問題，在奕詝爲長的幾個兒子中，道光皇帝最看重的主要是皇四子和皇六子。生於道光十二年(1832年)的奕訢，母親爲道光妃博爾濟吉特氏，奕訢六歲時，道光皇帝專門爲他配備了老師進行正規教育，他聰敏好學，漸漸在文化課程和騎射訓練中比其他皇子接受更快，奕訢在衆皇子中與皇四子奕詝關係最爲密切，兩人僅差一歲，同在上書房讀書，同接受武藝教育，兄弟感情篤深。
奕詝自六歲入學，道光爲他挑選的老師是以公忠正直著稱的杜受田，杜受田對奕詝的學習要求十分嚴格，朝夕納誨，連續十多年，是奕詝養成了賢惠正直的性格。
道光二十年(1840年)，奕詝的母親鈕祜祿氏因病去世，才10歲的奕詝就有奕訢母親博爾濟吉特氏撫養，兩兄弟天天生活在一起，兩人好學鑽研，經史子集張口能背，模仿前人寫幾句古詩也像模像樣，兩人天天一起練習武藝，奕訢還在武林高手的指導下創制出槍法二十八式，刀法十八式，道光見此萬分欣喜，特地賜其槍爲“棣華協力”，並賜其刀爲“寶鍔宣威”，同時還把自己的一把白虹刀送給他作爲禮物、道光後期，一考慮到立儲，他的陽光始終轉在奕詝和奕訢兩人身上，但又躊躇不決，因爲論文物韜略，奕訢在奕詝之上，而論人品，奕詝品行端正，而且又是長子，道光左右爲難，猶豫難定。
那麼，後來道光爲什麼決定把皇位傳給奕詝呢?
正當道光皇帝破費心思之際，出現了兩件小事，兩個皇子的不同表現使道光皇帝最後做了定奪，有一件事是記載在《清史稿》的《杜受田傳》中，清朝的皇帝每年都在南苑進行打獵，道光也不列外。
道光晚年的一天，南苑校獵又舉行了，道光帶了衆皇子到南苑騎馬奔馳，衆皇子也可以藉此機會在父皇面前好好表現一番，以顯示自己高強的武藝，奕訢從小擅長刀槍射箭，今天爲了在父親面前展示自己的特長，更是使出渾身解數勇猛衝突，箭無虛發，校獵結束後，諸皇子在道光皇帝面前紛紛出示自己的戰績，奕詝卻不慌不忙地答道：父皇，現在是萬物甦醒的春天，鳥獸開始繁衍孕育，我不忍心傷害這些生靈，來違反萬物的生長規律。
奕詝的這番話，讓道光十分高興，不由讚歎道：這些真是皇帝應該講的話，奕詝仁義道德的言論，與道光的傳統和標準比較接近，使道光立儲的天平明顯傾向了奕詝。
另外又有一種說法，與上面的這件事大體相同，也是談到了道光是如何在奕詝和奕訢兩人中分出高下的，清人筆記說奕詝的老師是杜受田，奕訢的老師是卓秉恬，道光晚年生病時，有一天想召見二位皇子，打算通過最後考察以決定把皇位傳給誰，兩位皇子也知道即位已到最後關頭，於是問計於自己的老師如何在父皇面前表現一番。
卓秉恬告訢奕訢說：如果父皇問你什麼事，你就知無不言，言無不盡，卓秉恬這樣講的意圖實際上很明顯，因爲奕訢人很聰敏，反應也快，知識豐富，他完全可以憑藉自己的才華壓倒奕詝。
而杜受田分析了兩位皇子的實際情況後，認爲皇四子應該揚長避短，用自己的特長來使道光產生好感，他對奕詝說：如果你的父皇問起國家政事，你在這方面的才識智慧是遠遠不能與皇六子相比的，要取勝，只有一個辦法，那就是當父皇在談及自己年老多病，可能不久於帝位時，你什麼也不用說，只要一個勁地伏跪流淚，表現出你對父皇的孺慕真誠。
道光召見時，奕詝就按着老師的話去做了，道光於是心裏很高興，他認爲奕詝這個人實在太仁孝了，於是決定將皇位傳給奕詝。
上面兩種說法可能有虛構的成分，如根據《清史稿》，卓秉恬實際上並沒有任奕訢的老師，故事的內容情節也不同，但所闡述的道理是一致的，即打着仁孝賢惠旗號的皇四子奕詝，在多次競爭中，擊敗了才智聰穎但急於表現自己的皇六子奕訢，最後被立爲儲君。
不過，還有一種說法就是道光最初已立奕訢爲儲，但後來又改變了，《清稗類鈔》中說：道光晚年倦於政事時，就想到要立皇儲了，他見皇子中恭王奕訢最爲成皇后寵愛，所以打算立他爲儲，他事先寫好了奕訢的名字，放置在乾清宮正大光明匾後，有一個太監在旁邊偷偷看着道光寫字的樣子，見到最後一筆特別長，就懷疑道光寫的名字就是奕訢，太監便將這件事講給大家聽，道光立奕訢爲儲的消息就傳開了，道光聽到後，十分氣惱，就把鐵盒重新取下來，更換了奕詝的名字。
照這種說法，奕詝得到皇位，完全出於偶然，道光皇帝本意是選擇奕訢，因其事外泄，才改爲奕詝，此事的真相其他史書上沒有記載，今天已很難查實，但奕訢有寵且有希望繼立爲君，應該是事實，兩人的被立機會是一樣的。
道光二十六年(1846年)六月十六日，道光皇帝正是祕密立儲，道光皇帝在一張9.5公分·1.6公分的四摺紙上用紅筆以滿漢文字合書“皇四子奕訢立爲皇太子”，同事又以漢字書“皇六子奕詝封爲親王”，寫完後，道光用兩層顏色略有深淺的黃紙包好，裏面的那層黃紙背面用紅筆寫着“道光二十六年六月十六”字樣，並有親筆簽名，外層黃紙的背面用紅筆寫着滿文“萬年”字樣，道光又簽上自己的名字。
這件大事做好後，道光皇帝又書寫了遺諭兩份，交代身後要辦的事情，道光皇帝的立儲御書和遺諭分別被密封在兩個匣子內，收藏立儲的匣子又稱鐍匣。
鐍匣的三面啓扣處全貼又封條，兩端封條上都有道光皇帝的親筆簽名，正面封條上也有道光皇帝的親筆簽名和親書“道光二十六年立秋”字樣，裝有道光皇帝的立儲遺書和遺諭的兩個匣子至今仍還保存着，它們是國內目前發現的唯一一份可窺見清代祕密立儲制度的實物，道光之後的皇帝，已沒有實行祕密立儲，因此它的價值十分重大。
道光三十年(1850年)正月十四日，道光皇帝即將走完他的人生，他在圓明園召見了大臣載垣、瑞華、僧格林沁等人，讓總管內務府大臣文慶等在衆大臣面前打開小匣子，宣示御書、遺諭，同時，宣示了一份道光皇帝的親筆硃諭，這份硃諭是道光皇帝病重時在圓明園慎德堂書的，其內容爲：“皇四子奕詝著立爲皇太子，爾王大臣等何待朕言，其同心贊輔，總以國計民生爲重，無恤其他。”這樣，從法律上講，道光皇帝將奕詝扶上了帝位，任何人不可能也不應該產生異議。
道光皇帝去世後，奕詝登基稱帝，改元年爲咸豐。
